Dạng 3 Hiện tượng nhiệt điện – suất điện động nhiệt điện 1 Phương pháp giải Áp dụng công thức tính suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện T 1 2 (T T ) −E= Trong đó + E là suất điện động nhiệt đ[.]
Dạng Hiện tượng nhiệt điện – suất điện động nhiệt điện Phương pháp giải - Áp dụng công thức tính suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt điện: E=T (T1 − T2 ) Trong đó: + E suất điện động nhiệt điện (V) + αT hệ số nhiệt điện động (V/K) + T1, T2 nhiệt độ đầu nóng đầu lạnh cặp nhiệt điện (K) - Chú ý: + μV/K = 10-6 V/K + Nếu nhiệt độ tính oC suất điện động nhiệt điện tính cơng thức: E=T (t1 − t ) Trong t1, t2 nhiệt độ hai đầu mối hàn, đươc đo oC Bài tập ví dụ Bài Một mối hàn cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động α T = 6,5 μV/K đặt khơng khí t1 = 20o C, cịn đầu nung nóng nhiệt độ t2 a) Tìm suất điện động nhiệt điện t2 = 200 oC b) Để suất điện động nhiệt điện 2,6 mV nhiệt độ t2 bao nhiêu? Hướng dẫn giải: a) Suất điện động nhiệt điện t2 = 200 oC là: E= T (T1 − T2 ) = T (t − t1 ) = 6,5.10−6.(200 − 20) = 1170.10−6 V = 1,17mV b) Ta có: E=T (T1 − T2 ) = T (t − t1 ) => t 2= E 2,6.10−3 + t1 = + 20 = 420 oC −6 T 6,5.10 Bài Một mối hàn cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động α T = 65 μV/K đặt khơng khí 20oC, cịn mối hàn nung nóng đến nhiệt độ 320oC Tính suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt điện Hướng dẫn giải: Suất điện động nhiệt điện t2 = 200 oC là: E= T (T1 − T2 ) = 6,5.10−6.(320 − 20) = 1950.10−6 V = 1,95mV Bài Nhiệt kế điện thực chất cặp nhiệt điện dùng để đo nhiệt độ cao thấp mà ta dùng nhiệt kế thông thường để đo Dùng nhiệt kế điện có hệ số nhiệt điện động αT = 42 μV/K để đo nhiệt độ lò nung với mối hàn đặt khơng khí 20 oC cịn mối hàn đặt vào lị thấy milivơn kế 50,2 mV Tính nhiệt độ lò nung Hướng dẫn giải: Chú ý đổi nhiệt độ T2 = 20 + 273 = 293 K Ta có: E=T (T1 − T2 ) E 50,2.10−3 => T1= + T2 = + 293 = 1488K = 1215 o C −6 T 42.10 Bài Cặp nhiệt điện Sắt – Constantan có hệ số nhiệt điện động αT = 50,4 μV/K điện trở r = 0,5Ω Nối cặp nhiệt điện với điện kế G có điện trở R G = 19,5 Ω Đặt mối hàn thứ vào khơng khí nhiệt 27 oC, nhúng mối hàn thứ hai vào bếp điện có nhiệt độ 327 oC Cường độ dòng điện chạy qua điện kế G Hướng dẫn giải: + Suất nhiệt điện động: E= T (T1 − T2 ) = 50,4.10−6 (327 − 27) = 0,01512V + Dòng điện qua điện kế: I= E RG + r = 0,01512 = 0,000756A 19,5 + 0,5 III Bài tập tự luyện Câu Một dây bạch kim 20 0C có điện trở suất = 10,6.10−8 .m Tính điện trở suất dây bạch kim 1220 0C Giả thiết điện trở suất dây bạch kim khoảng nhiệt độ tăng bậc theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở không đổi = 3.10−3 K −1 A 42,4.10-8 .m B 27,6.10-8 .m C 2,3.10-8 .m D 48,8.10-8 .m Đáp án D Câu Một bóng đèn 220V- 40W có dây tóc làm vơn-fram Điện trở bóng đèn dây tóc 20 0C R0 = 121 Cho biết hệ số nhiệt điện trở vônfram = 4,5.10−3 K −1 Nhiệt độ dây tóc bóng đèn sáng bình thường là: A 20200C B 22200C C 21200C D 19800C Đáp án A Câu Một bóng đèn 220V-100W có dây tóc làm vơn-fram Khi sáng bình thường nhiệt độ bóng đèn 2000 0C Biết nhiệt độ môi trường 20 0C hệ số nhiệt điện trở = 4,5.10−3 K −1 Điện trở bóng đèn sáng bình thường khơng thắp sáng A 560 Ω 56,9 Ω B 460 Ω 45,5 Ω C 484 Ω 48,8 Ω D 760 Ω 46,3 Ω Đáp án C Câu Một sợi dây đồng có điện trở R 20 0C Biết hệ số nhiệt điện trở đồng 4,3.10−3 K -1 Để điện trở dây tăng gấp 100/99 lần nhiệt độ phải A giảm xuống cịn 17,7 0C B tăng lên đến 22,3 0C C tăng lên đến 20,2 0C D giảm xuống – 17,7 0C Đáp án B Câu Một hợp kim có hệ số nhiệt điện trở 6,7610-3 K-1 Một dòng điện có cường độ 0,37A chạy qua điện trở nhiệt độ 52 0C Khi nhiệt độ điện trở 20 0C, dòng điện chạy qua điện trở có cường độ ta giữ hiệu điện hai đầu điện trở ổn định? A 0,8A B 0,45A C 0,6A D 0,5A Đáp án B Câu Một bóng đèn 27 0C có điện trở 45Ω, 2123 0C có điện trở 360 Ω Tính hệ số nhiệt điện trở dây tóc bóng đèn A 0,0034K-1 B 0,016K-1 C 0,012K-1 D 0,00185K-1 Đáp án A Câu Người ta cần điện trở 100 Ω dây nicrom có đường kính 0,4 mm Điện trở suất nicrom ρ = 110.10-8 Ωm Đoạn dây phải dùng có chiểu dài bằng: A 8,9 m B 10,05 m C 11,4 m D 12,6 m Đáp án C Câu Một dây kim loại dài m, đường kính mm, có điện trở 0,4 Ω Chiều dài dây chất đường kính 0,4 mm dây có điện trở 125 Ω là: A 40 m B 50 m C 60 m D 70 m Đáp án B Câu Một dây kim loại dài m, tiết diện 1,5 mm2 có điện trở 0,3 Ω Giá trị điện trở dây chất dài m, tiết diện 0,5 mm2 là: A 0,1 Ω B 0,25 Ω C 3,6 Ω D Ω Đáp án C Câu 10 Hai dây đồng hình trụ khối lượng nhiệt độ Dây A dài gấp đôi dây Điện trở chúng liên hệ với nào? A RA = RB/4 B RA = 2RB C RA = RB/2 D RA = 4RB Đáp án B Câu 11 Một đường ray xe điện thép có diện tích tiết diện 56 cm2 Hỏi điện trở đường ray dài 10 km bao nhiêu? Cho biết điện trở suất thép 3.10-7 Ωm Đáp án: 0,54 Ω Câu 12 Một dây dẫn có đường kính mm, chiều dài 2m điện trở 50 mΩ Hỏi điện trở suất vật liệu? Đáp án: 1,96.10-8 Ωm Câu 13 Đường kính dây sắt để có điện trở dây đồng có đường kính 1,20 mm hai dây có chiều dài Cho biết điện trở suất đồng sắt 9,68.10–8 Ωm; 1,69.10–8 Ωm Đáp án: 2,87mm Câu 14 Một biến trở chạy có điện trở lớn 150 Ω Dây điện trở biến trở hợp kim nicrom có tiết diện 0,11 mm2 quấn đều xung quanh lõi sứ trịn có đường kính 2,5 cm Biết điện trở suất nicrom 1,1.10-6 Ωm a) Tính số vòng dây biến trở b) Biết dòng điện lớn mà dây chịu 2A Hỏi đặt vào hai đầu dây hiệu điện lớn để biến trở khơng bị hỏng Đáp án: a) 191 vịng; b) 300V Câu 15 Một dây đồng dài 1 = 1m Tìm chiều dài 2 dây nhơm để hai dây đồng nhơm có khối lượng điện trở Đồng có điện trở suất ρ1 = 1,7.10- Ωm, khối lượng riêng D1 = 8,9.103 kg/m3, nhơm có điện trở suất ρ2 = 2,8.10- Ωm, khối lượng riêng D2 = 2,7.103 kg/m3 Đáp án: 1,48m Câu 16 Để mắc đường dây tải điện từ địa điểm A đến địa điểm B ta cần 1000 kg dây đồng có điện trở suất 1,69.10-8 Ωm Muốn thay dây đồng dây nhôm 2,82.10-8 Ωm mà đảm bảo chất lượng trùn điện phải dùng kg nhơm? Cho biết khối lượng riêng đồng 8900 kg/m3 nhôm 2700 kg/m3 Đáp án: 506 kg Câu 17 Suất nhiệt điện động cặp nhiệt điện phụ thuộc vào A độ chênh lệch nhiệt độ mối hàn B nhiệt độ mối hàn C độ chênh lệch nhiệt độ mối hàn chất hai kim loại làm cặp nhiệt điện D nhiệt độ mối hàn chất hai kim loại làm cặp nhiệt điện Đáp án C Câu 18 Chọn đáp án đúng: A Suất điện động suất cặp nhiệt điện chuyển động nhiệt hạt tải điện mạch có nhiệt độ khơng đồng sinh B Cặp nhiệt điện kim loại có hệ số nhiệt điện động lớn bán dẫn C Cặp nhiệt điện kim loại có hệ số nhiệt điện động nhỏ bán dẫn D Hệ số nhiệt điện động phụ thuộc vào chất chất làm cặp nhiệt điện Đáp án B Câu 19 Một mối hàn cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động T = 48 (V/K), đặt khơng khí 20 oC, cịn mối hàn nung nóng đến nhiệt độ t oC, suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt E = (mV) Nhiệt độ mối hàn lại A 125 K B 398 K C 418 K D 145 K Đáp án A Câu 20 Một mối hàn cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện 65µV/K đặt khơng khí 20 oC, cịn mối nung nóng đến nhiệt độ 232 oC Suất nhiệt điện cặp là: A 13,9mV B 13,85mV C 13,87mV D 13,78mV Đáp án D Câu 21 Khi nhúng đầu cặp nhiệt điện vào nước đá tan, đầu vào nước sơi suất nhiệt điện cặp 0,860 mV Hệ số nhiệt điện động cặp là: A 6,8 µV/K B 8,6 µV/K C 6,8 V/K D 8,6 V/K Đáp án B Câu 22 Nối cặp nhiệt điện đồng – constantan với milivôn kế để đo suất nhiệt điện động cặp Một đầu mối hàn nhúng vào nước đá tan, đầu giữ nhiệt độ t oC milivơn kế 4,25 mV, biết hệ số nhiệt điện động cặp 42,5µV/K Nhiệt độ t là: A 100 oC B 1000 oC C 10 oC D 200 oC Đáp án A Câu 23 Dùng cặp nhiệt điện sắt – Niken có hệ số nhiệt điện động 32,4 µV/K có điện trở r = 1Ω làm nguồn điện nối với điện trở R = 19Ω thành mạch kín Nhúng đầu vào nước đá tan, đầu vào nước sơi Cường độ dịng điện qua điện trở R là: A 0,162A B 0,324A C 0,5A D 0,081A Đáp án A Câu 24 Có hai cặp nhiệt điện giống hệt nhau, cặp nối với milivơn tạo thành mạch kín Hai mối hàn hai cặp nhiệt điện đều giữ nhiệt độ cao T1 Mối hàn lại cặp nhiệt điện thứ thứ hai giữ nhiệt độ thấp tương ứng 20C 120C thấy số milivơn kế nối với cặp nhiệt điện thứ lớn gấp 1,2 lần số milivôn kế nối với cặp nhiệt điện thứ hai Nhiệt độ T1 A 285K B 289,8K C 335K D 355K Đáp án C Câu 25 Hai cặp nhiệt điện đồng - constantant sắt - constantan có hệ số nhiệt điện động tương ứng α1 = 42,5 μV/K α2 = 52 μV/K Hiệu nhiệt độ đầu nóng đầu lạnh cặp đồng - constantan lớn 5,2 lần hiệu nhiệt độ đầu nóng đầu lạnh cặp sắt - constantan So sánh suất điện động nhiệt điện E1 E2 hai cặp nhiện điện này? A E1 = 4,25 E2 B E2 = 4,25 E1 C E1 = 42,5/52 E2 D E2 = 42,5/52 E1 Đáp án A Câu 26 Nối cặp nhiệt điện sắt – constantan có điện trở r với điện kế có điện trở RG thành mạch kín Nhúng mối hàn cặp nhiệt vào nước đá tan đưa mối hàn cịn lại vào lị điện Khi số điện kế I Cho biết hệ số nhiệt điện động cặp nhiệt điện αT Nếu I ( r + rG ) = 600 K nhiệt độ bên lị A 6400C B 6000C C 8730K D 9130C Đáp án C Câu 27 Nối cặp nhiệt điện sắt-constantan với milivôn kế thành mạch kín Giữ mối hàn cặp nhiệt điện khơng khí 250C, nhúng mối hàn cịn lại vào lị điện Khi milivơn kế 31,2 mV Biết hệ số nhiệt điện động cặp nhiệt điện 52 µV/K Nhiệt độ bên lị điện có giá trị A 5750C B.6250C C 8480C D 8980C Đáp án B Câu 28 Nối cặp nhiệt điện sắt – constantan có điện trở 0,8 với điện kế có điện trở 20 thành mạch kín Nhúng mối hàn cặp nhiệt điện vào nước đá tan đưa mối hàn cịn lại vào lị điện Khi điện kế 1,72 mA Cho biết hệ số nhiệt điện động cặp nhiệt điện 52 V/K Nhiệt độ bên lò điện A 913 K B 640 K C 686 K D 961K Đáp án D Câu 29 Dùng cặp nhiệt điện Sắt – Niken có hệ số nhiệt điện động 32,4 µV/K có điện trở r = Ω làm nguồn điện nối với điện trở R = Ω thành mạch kín Nhúng đầu vào nước đá tan, đầu vào nước sơi Cường độ dịng điện qua điện trở R A 6,48.10-4A B 0,81A C 8,1.10-4A D 0,648A Đáp án A ... (327 − 27) = 0,01512V + Dòng điện qua điện kế: I= E RG + r = 0,01512 = 0,000756A 19,5 + 0,5 III Bài tập tự luyện Câu Một dây bạch kim 20 0C có điện trở suất = 10,6.10−8 .m Tính điện trở suất... 100 Ω dây nicrom có đường kính 0,4 mm Điện trở suất nicrom ρ = 110 .10-8 Ωm Đoạn dây phải dùng có chiểu dài bằng: A 8,9 m B 10,05 m C 11, 4 m D 12,6 m Đáp án C Câu Một dây kim loại dài m, đường kính.. .Bài Nhiệt kế điện thực chất cặp nhiệt điện dùng để đo nhiệt độ cao thấp mà ta dùng nhiệt kế thông